Andrew Koob uzyskał doktorat z neurologii na Purdue University w 2005 roku i zajmował stanowiska badawcze w Dartmouth College, Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego i Uniwersytecie w Monachium w Niemczech. Jest również autorem „the Root of Thought”, który bada przeznaczenie i funkcję komórek glejowych, najobficiej występujących komórek w mózgu., Edytor Mind Matters Jonah Lehrer rozmawia z Koobem o tym, dlaczego glia była pomijana przez wieki i jak nowe eksperymenty z komórkami glejowymi rzucają światło na niektóre z najbardziej tajemniczych aspektów umysłu.
LEHRER: Twoja nowa książka, The Root Of Thought, jest o mocy komórek glejowych, które w rzeczywistości tworzą prawie 90 procent komórek w mózgu. Co robią komórki glejowe? I dlaczego mamy tak wielu w naszej głowie?
Koob: początkowo naukowcy uważali, że nic nie zrobili., Aż do ostatnich 20 lat, naukowcy mózgowi wierzyli, że neurony komunikują się ze sobą, reprezentują nasze myśli, i że glia były czymś w rodzaju sztukaterii i zaprawy trzymającej dom razem. Uważano je za proste izolatory do komunikacji neuronowej. Istnieje kilka rodzajów komórek glejowych, ale ostatnio naukowcy zaczęli skupiać się na konkretnym typie komórek glejowych zwanych „astrocytami”, ponieważ są one obfite w korze mózgowej. Co ciekawe, gdy wspinasz się po drabinie ewolucyjnej, astrocyty w korze mózgowej zwiększają rozmiar i liczbę, a ludzie mają najwięcej astrocytów, a także największe., Naukowcy odkryli również, że astrocyty komunikują się ze sobą w korze mózgowej i są również zdolne do wysyłania informacji do neuronów. Wreszcie astrocyty są również dorosłymi komórkami macierzystymi w mózgu i kontrolują przepływ krwi do regionów aktywności mózgu. Ze względu na wszystkie te ważne właściwości, a ponieważ kora jest uważana za odpowiedzialną za wyższą myśl, naukowcy zaczęli zdawać sobie sprawę, że astrocyty muszą przyczyniać się do myślenia.
LEHRER: dlaczego glia była tak długo zaniedbywana?
KOOB: aby to zrozumieć, musisz wybrać się na wycieczkę po historii nauki o mózgu., Glia były głównie paskiem bocznym przez 200 lat w walce o ideę neuronu. Pod koniec XVIII wieku naukowcy odkryli właściwości elektryczne neuronu w kręgosłupie żab. Neurony mają długie więzy, które są łatwe do zbadania zwane „aksonami”, które rozciągają się od ciała komórkowego z mózgu do kręgosłupa i kręgosłupa do kończyn i ciała. Podobnie neurony zmysłów były połączone z neuronami w mózgu. To tutaj zrodziło się pojęcie neuronów jako podstawy naszych myśli., W połowie XIX wieku odkryto właśnie glej, a naukowcy stwierdzili, że komórki glejowe po prostu trzymają neurony razem (glia to greckie słowo oznaczające klej). Zabawne jest to, że naukowcy natknęli się na bardzo liczną komórkę w mózgu, organ odpowiedzialny za nasze myśli i osobowość, ale byli tak skupieni na neuronach, że doszli do wniosku, że nowa komórka jest bezwartościowa. Pod koniec XIX wieku opracowano metodę barwienia, aby skuteczniej patrzeć na komórki w mózgu., Genialny badacz z Hiszpanii, Santiago Ramon y Cajal, podjął się badania mózgu z perspektywy neuronów. Skrupulatnie nakreślił schemat, w jaki sposób przetwarzają informacje i są ze sobą połączone, co doprowadziło do „doktryny neuronów.”(„Doktryna neuronów” to przekonanie, że neurony są odpowiedzialne za nasze myśli.), Jednak Cajal wydawał się niewygodny dla komórek glejowych. Były bardzo liczne i najwyraźniej wiszą na całej korze., W międzyczasie jego brat Pedro, który również był naukowcem, opracował teorię, że komórki glejowe są 'komórkami podporowymi', które izolują właściwości elektryczne neuronów. Cajal postanowił poprzeć teorię brata. Od 1906 roku, kiedy otrzymał Nagrodę Nobla, jest to dogmat.
LEHRER: czy mógłby Pan opisać niektóre z wczesnych eksperymentów, które po raz pierwszy skłoniły naukowców do ponownego rozważenia roli komórek glejowych?
Koob: eksperymenty glejowe zaczęły się dopiero w latach 60. XX wieku. wszyscy naukowcy wiedzieli o glejach, że jeśli umieścisz neurony w szalce Petriego, musisz mieć glej, inaczej neurony obumrą. Stephen W., Kuffler z Harvardu, z nieznanych przyczyn, postanowił przetestować przyjętą przez Pedro teorię izolacji. To było mniej więcej w tym samym czasie, gdy komórki liczą się w mózgu, okazało się, że komórki glejowe stanowią prawie 90% mózgu (stąd pochodzi idea oparta na neuronach, z której używamy tylko 10% naszego mózgu). Kuffler jest godny uwagi, ponieważ ironicznie założył Harvard' neuro ' Biology department podczas wykonywania tych przełomowych eksperymentów glejowych. W każdym razie, Kuffler wziął astrocyty z pijawki i szczeniaka błotnego i dodał potas, coś, co wiadomo, że wypływa z neuronów po ich stymulacji., Uważał, że to potwierdzi teorię Pedra, że komórki glejowe są izolatorami. Zamiast tego odkrył, że potencjał elektryczny komórek glejowych reaguje na potas. Kuffler i współpracownicy odkryli, że astrocyty wykazywały potencjał elektryczny, podobnie jak neurony. Odkryli również w żabie i pijawce, że astrocyty były pod wpływem neuronalnej wymiany jonowej, procesu długo uważanego za chemiczny odpowiednik myśli., Od tego czasu wielu badaczy zakończyło eksperymenty nad zdolnością komunikacyjną komórek glejowych z neuronami, w tym pod koniec lat 80. i na początku lat 90., kiedy odkryto, że komórki glejowe reagują i uwalniają nadajniki „neuro”.
LEHRER: dlaczego fale wapniowe są ważne?
KOOB: krótko mówiąc, fale wapniowe są tym, jak astrocyty komunikują się ze sobą. Astrocyty mają setki „endfeet” rozprzestrzenia się z ich ciała. Wyglądają jak mini ośmiornice i łączą te kończyny z naczyniami krwionośnymi, innymi astrocytami i synapsami neuronalnymi., Wapń jest uwalniany z wewnętrznych zapasów w astrocytach, gdy są stymulowane, a następnie wapń przemieszcza się przez ich końce do innych astrocytów. Termin „fale wapniowe” opisuje uwalnianie i wymianę wapnia między astrocytami oraz między astrocytami a neuronami. Naukowcy z Yale, w szczególności Ann H. Cornell-Bell i Steven Finkbeiner, wykazali, że fale wapnia mogą rozprzestrzeniać się z punktu stymulacji jednego astrocyta do wszystkich innych astrocytów w obszarze setki razy większym od oryginalnego astrocyta. Ponadto fale wapnia mogą również powodować ogień neuronów., A fale wapnia w korze mózgowej prowadzą naukowców do wniosku, że ten styl komunikacji może sprzyjać przetwarzaniu pewnych myśli. Jeśli to nie jest przekonujące, niedawno wykazano, że cząsteczka, która stymuluje te same receptory, co THC, może zapalić uwalnianie wapnia astrocytów.
LEHRER: sugerujesz, że glia i ich fale wapniowe mogą odgrywać rolę w kreatywności. Możesz to wyjaśnić?
Koob: pomysł ten wywodzi się ze snów, deprywacji sensorycznej i snów dziennych. Jak to jest, że bez wejścia naszych zmysłów przez neurony, mamy tak żywe myśli?, Jak to jest, że kiedy jesteśmy głęboko w myślach, pozornie odcinamy wszystko w otaczającym nas środowisku? W tej teorii neurony są związane z naszym działaniem mięśniowym i zewnętrznymi zmysłami. Wiemy, że astrocyty monitorują neurony w celu uzyskania tych informacji. Podobnie, mogą one indukować neurony do ognia. Dlatego astrocyty modulują zachowanie neuronów. Może to oznaczać, że fale wapnia w astrocytach są naszym myślącym umysłem. Aktywność neuronów bez przetwarzania astrocytów jest prostym odruchem; wszystko bardziej skomplikowane może wymagać przetwarzania astrocytów., Fakt, że ludzie mają najwięcej i największe astrocyty ze wszystkich zwierząt, a my jesteśmy zdolni do kreatywności i wyobraźni, również uwiarygodnia te spekulacje.
wapń jest również uwalniany losowo i bez stymulacji z wewnętrznych zapasów astrocytów w małych wybuchach zwanych „puffs”.’Te przypadkowe Pufy mogą prowadzić do fal. Jest możliwe, że pozornie przypadkowe myśli podczas snów i doświadczenia deprywacji sensorycznej mogą być impulsami wapniowymi, które stają się falami w naszych astrocytach., Zasadniczo oczywiste jest, że astrocyty są zaangażowane w przetwarzanie mózgu w korze mózgowej, ale główne pytania brzmią: czy nasze myśli i wyobraźnia wynikają z astrocytów współpracujących z neuronami, czy też nasze myśli i wyobraźnia są wyłącznie domeną astrocytów? Może rolą neuronów jest wspieranie astrocytów.